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无人机及其自动控制原理概述

时间:2022-11-25 20:20:04 来源:网友投稿

摘 要 无人机技术自产生以来已经发展了四十多年,并且随着社会科技不断创新,无人机技术也在不断趋于成熟,无人机也已经受到了人们足够的重视,无论是在军事领域中,还是在日常民事领域中都已经被大量使用。当前,使用最为广泛的无人机为四旋翼无人机,这种类型的无人机有着结构简单、操作便捷等特点,只要对无人机机体上四个旋翼转速进行调节,就能完成无人机平动、垂直起降等操作,并且无人机俯仰、偏航等复杂的操作也能轻松完成。无人机控制方式有很多类型,当前使用最为广泛的为PID控制策略,这种控制方式同其他控制技术相比较为简单,但可以完成日常基本操作。本文主要对无人机及其自动控制原理进行了简要的分析,希望能够为无人机技术的发展做出一定的贡献。

关键词 无人机;飞行器控制;自动控制原理

引言

什么是无人机?无人机顾名思义就是一种不需要工作人员进入机舱,而是直接通过相应的无线通信的手段,对无人机进行远程的操作,或者借助之前已经设定完成的控制装置实现对无人机的自动控制。无人机有着制造成本低、灵巧轻便等特点,并且不用工作人员去实地控制,可以在当前各种复杂、多变的环境中执行任务,完成了只凭人力不易完成的多项任务,因此得到了世界上广泛的重视。当前,无论是信息技术,还是智能化技术都在蓬勃发展中,在无人机研究中引入这些先进的科学技术,不仅能够极大提升无人机的工作能力,还能有效避免人力在完成任务中的伤亡情况。

当前国际战争领域正在向着科技化、智能化的方向发展,无人机在战争领域的发展也已经成为衡量一个国家军事能力的重要指标,例如美国所研究出来的捕食者无人机。因此,在未来无人机势必将不断应用于战争领域,同时在民用领域也将得到巨大的发展。

1 对无人机发展历程的简要分析

无人机自出现以来,已经经过了四十多个年头的发展,最早是在战场上出现的,在二战期间在各种困难作战中为了减少不必要的人员伤亡,无人机就承担起了靶机的重要任务,在演戏等训练场所得到了广泛的使用。无人机被首次应用于战争是在20世纪80年代以色列主导的加利利和平行动中,当时的无人机还不具有杀敌的功能,只是用于完成战场侦察、通信等工作,并且取得了良好的成果。最早的无人机同现在我们能够在网络、超市中就能买到的遥控飞机较为相似,因此在功能上有着诸多的限制,结构较为简洁,因此功能及其单一。但由于无人机能够极大减少战场上不必要的人员伤亡,因此被各国军方列为重点研究对象,一直到今天得到了极大的发展[1]。

随着互联网科技和智能信息等技术不断发展,越来越多先进的科技被应用到了无人机中,因此无人机的可靠性和使用范围都在不断发展。现在由于无人机的可靠性得到了极大的提升,无人机的运行也可以不再受工作人员远程操控,而是通过事先已经设定好的各种程序就能主动完成任务。图像处理技术和通信技术的发展完善,推动了无人机自动控制功能的研究,并且各种先进材料的出现对无人机设计研究同样起到了巨大的推动作用。在未来无人机一定会向著过多领域发展,为人类执行各种困难任务做出巨大的贡献。

2 无人机自动控制原理概述

2.1 对无人机系统结构的简要分析

无人机系统的构成包括:飞行控制系统、实时通信系统、导航系统以及无人机本体机械结构。在无人机使用的过程中,可能需要在地面建立相应的基站,主要可以对无人机的运行进行有效的监测,无人机控制系统需要同先进的导航系统共同使用,最终实现无人机自动控制。其中导航系统主要包括各种类型的传感装置,可以对无人机执行任务中所处的方位信息、航迹路径做出科学判断,并能将获得的信息及时传递给进行监测的工作人员。

建立好的地面基站能够对无人机所传输过来的所有信息做出详细的分析和处理,并且无人机控制器无法完成的自动控制,也可以通过无人机通信系统对无人机完成远程操控,基站工作人员通过对无人机控制器的调整不断提升无人机飞行器的适应能力[2]。

无人机所搭载的通信系统能够同地面基站完成实时交互,还能同执行任务中的其他无人机保持联系,在无人机运转的过程中,必须保证无人机通信畅通。当前许多无人机故障都是由于无人机通信系统发生障碍造成的,即使是无人机控制装置出现问题,都能通过人工操作控制无人机安全返航。无人机通信系统出现问题,就相当于失去了同无人机的联系,无法实现无人机自动控制。

2.2 对无人机临机事件检测的简要分析

在获取临时信息的时候,就能通过临时时间特征模型,对临时时间做出准确的匹配,判断是否存在临机事件、临机事件的类型,并且无人机可以结合自身所处任务环境,对自身的安全性、所要执行任务的成功概率以及航路的安全系数进行全面分析,最终就能确定无人机任务重规划具有的层次和有效的处理手段。

无人机临时事件检测功能是在通过临时事件特征模型库进行计算之后,并根据所得到的判断结果,对无人机执行任务中的安全系数、任务成功的概率以及当前航路的安全系数的影响程度进行计算,如果当前所遇到的任务目标属于使命任务,那么即使判断出无人机执行任务具有较大概率被损毁,也需要按照之前的作战设定完成任务,这时主要进行临机事件对无人机航路安全性方面的分析[3]。

3 结束语

无人机当前已经受到了人们足够的重视,无论是在军事领域中,还是在日常民事领域中都已经被大量使用。无人机需要对当前复杂的任务环境做出精准的判断,这样就能够在位置的作战环境中,通过无人机本身的传感装置和数据链获取环境信息,从而根据任务环境中遇到的各种突发事件,进行自主决策和处理,最终增强无人机在越来越复杂多变的任务环境中的任务执行能力,可以为更多的领域不断做出贡献,通过无人机自动控制功能,减少不必要的人员操作,提升无人机的运行效率,完成过多的任务。

参考文献

[1] 邹湘伏,何清华,贺继林.无人机发展现状及相关技术[J].飞航导弹,2016,(10):9-14.

[2] 陶于金,李沛峰.无人机系统发展与关键技术综述[J].航空制造技术,2014,(20):34-39.

[3] 淳于江民,张珩.无人机的发展现状与展望[J].飞航导弹,2015,(2): 23-27.

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